Svemirska energija: istorija razvoja, prednosti i nedostaci

Čovječanstvu je potrebna kristalno čista energija u ekološkom smislu, jer savremene metode dobijanja energije Ozbiljno zagađuju okruženje. Stručnjaci vide izlaz iz ćorsokaka u inovativnim metodama. Oni su povezani sa korištenjem svemirske energije.

Početne ideje

Priča je započela 1968. godine. Tada je Peter Glazer demonstrirao ideju o masivnoj satelitskoj tehnologiji. Na njih je postavljen solarni sakupljač. Njegova veličina je 1 kvadratna milja. Oprema se trebala nalaziti na nadmorskoj visini od 36.000 km iznad zone ekvatora. Cilj je prikupiti i transformisati solarnu energiju u elektromagnetni pojas, mikrotalasni tok. Ovom metodom, korisnu energiju treba prenijeti u ogromne zemaljske antene.

1970. godine američko Ministarstvo energetike, zajedno s NASA-om, proučavalo je projekt Glazer. Ovo je satelit solarne energije (skraćenica SPS).

Tri godine kasnije, naučnik je dobio patent za predloženu tehniku. Ideja bi, kad se implementira, donijela izvanredne rezultate. No, izvršeni su različiti proračuni i pokazalo se da će planirani satelit proizvesti 5.000 MW energije, a zemlja će dostići tri puta manje. Odredili smo i procijenjene troškove za ovaj projekat-1 bilion dolara. To je primoralo vladu da zatvori program.

90-ih

U budućnosti je planirano postavljanje satelita na skromniju nadmorsku visinu. Da bi to učinili, morali su koristiti niske Zemljine orbite. Ovaj koncept 1990. razvili istraživači iz. . M. V. Keldysh Centar. .

Prema njihovom planu, 20-30-ih godina 21. veka trebalo bi da bude izgrađeno 10-30 specijalnih stanica. Svaki od njih uključuje 10 energetskih modula. Ukupni parametar svih stanica biće 1,5-4,5 GW. Na Zemlji će indikator dostići vrijednosti od 0,75 do 2,25 GW.

A do 2100. godine broj stanica biće povećan na 800. Nivo primljene energije na zemlji biće 960 GW. Ali danas nema informacija čak ni o razvoju projekta zasnovanog na ovom konceptu.

Akcije NASA-e i Japana

1994. godine proveden je poseban eksperiment. Organizovalo ga je američko ratno vazduhoplovstvo. Postavili su proširene fotonaponske satelite u nisku Zemljinu orbitu. U tu svrhu korištene su rakete.

U periodu od 1995. do 1997. godine NASA je provela temeljito proučavanje svemirske energije. Analizirani su njegovi koncepti i tehnološke specifičnosti.

Japan je 1998. godine intervenisao u ovoj oblasti. Njegova svemirska agencija pokrenula je program za formiranje svemirskog električnog sistema.

1999. godine NASA je odgovorila pokretanjem vlastitog sličnog programa. 2000. godine predstavnik ove organizacije John McKinsey dao je izjavu američkom Kongresu da planirani razvoj zahtijeva ogromne troškove i visokotehnološku opremu, kao i više od jedne decenije.

In 2001 Japanci su najavili plan za poboljšana istraživanja i lansiranje testnog satelita parametara od 10 kW i 1 MW.

Njihova agencija za istraživanje svemira objavila je 2009. godine svoje namjere da pošalje poseban satelit u orbitu. On će usmeriti sunčevu energiju na zemlju koristeći mikrotalasne pećnice. Njegov početni prototip trebao bi biti lansiran 2030. godine.

Takođe 2009. godine potpisan je važan sporazum između dvije organizacije-Solaren i PG&E. Prema njemu, prva kompanija proizvodiće energiju u svemiru. A drugi će to steći. Kapacitet takve energije biće 200 MW. Ovo je dovoljno da se sa njim obezbijedi 250.000 stambenih zgrada. Prema nekim izvještajima, projekat je počeo da se realizuje 2016. godine.

Koncern Shimitsu je 2010. godine objavio materijal koji govori o potencijalnoj izgradnji velike stanice na Mjesecu. Solarne ploče će se koristiti u ogromnim količinama. Od njih će se izgraditi pojas koji će imati parametre od 11.000 i 400 km (dužina i širina, respektivno).

U 2011. godini nekoliko velikih japanskih kompanija osmislilo je globalni zajednički projekat. Podrazumijevalo je upotrebu 40 satelita sa montiranim solarnim baterijama. Elektromagnetski talasi će postati provodnici energije na Zemlju. Prihvatit će ih ogledalo koje ima prečnik od 3 km. Bit će koncentriran u pustinjskoj zoni okeana. Planirano je da projekat bude pokrenut 2012. godine. Ali iz tehničkih razloga, to se nije dogodilo.

Problemi u praksi

Razvoj svemirske energije može spasiti čovječanstvo od kataklizmi. Međutim, praktična implementacija projekata ima mnogo poteškoća.

Prema ideji, lokacija satelitske mreže u svemiru ima sljedeće prednosti:

1. Stalno izlaganje suncu, odnosno kontinuirano djelovanje.
2. Potpuna nezavisnost od vremena i položaja ose planete.
3. Nema dilema sa masom struktura i njihove korozije.

Sljedeći problemi kompliciraju provedbu planova:

1. Ogromni parametri antene-predajnika energije na površinu planete. Tako, na primjer, da bi se predviđeni prijenos dogodio korištenjem mikrovalnih pećnica frekvencije 2,25 GHz, prečnik takve antene bit će 1 km. A prečnik zone koja prima protok energije na Zemlji trebao bi biti najmanje 10 km.
2. Gubici energije prilikom prelaska na zemlju – oko 50%.
3. Kolosalni troškovi. Za jednu zemlju to su veoma značajni iznosi (nekoliko desetina milijardi dolara).

Ovo su prednosti i nedostaci svemirske energije. Vodeće sile su angažovane na otklanjanju i minimiziranju njegovih nedostataka. Na primjer, američki programeri pokušavaju riješiti finansijske dileme uz pomoć raketa SpaceXs Falcon 9. Ovi uređaji značajno će smanjiti potrošnju na provedbu planiranog programa (posebno lansiranje sbsp satelita) .

Lunarni program

Prema konceptu Davida Criswella, izuzetno je potrebno koristiti mjesec kao osnovu za postavljanje potrebne opreme.

Ovo je optimalno mjesto za rješavanje dileme. Štaviše, gdje je moguće razviti svemirsku energiju, ako ne na Mjesecu? Ovo je teritorija koja nema atmosferu i vremenske prilike. Proizvodnja energije ovdje se može nastaviti kontinuirano sa solidnom efikasnošću.

Pored toga, mnoge komponente baterija mogu se izgraditi iz lunarnih materijala, na primjer, tlo. To značajno smanjuje troškove analogno s drugim varijacijama stanica.

Situacija u Rusiji

Svemirska energetska industrija zemlje razvija se na osnovu sljedećih principa:

1. Snabdijevanje energijom je društveno-politički problem na planetarnom nivou.
2. Sigurnost životne sredine je zasluga kompetentnog istraživanja svemira. Treba primijeniti tarife za" zelenu " energiju. Ovdje se nužno uzima u obzir društveni značaj njegovog nosioca.
3. Stalna podrška programima za razvoj inovativnih načina dobijanja energije.
4. Procenat električne energije proizvedene na NPP-u treba optimizirati.
5. Identifikacija optimalnog balansa energije sa koncentracijom tla i prostora.
6. Primjena svemirske avijacije za proizvodnju i prijenos energije.

Svemirska energija u Rusiji komunicira sa programom FSUE NPO im. Lavochkina. Ideja se zasniva na upotrebi solarnih kolektora i antena sa radijacijom. Osnovne tehnologije – autonomni sateliti kontrolirani sa Zemlje pomoću pilot impulsa.

Za antenu se koristi mikrotalasni spektar sa kratkim, ravnomernim milimetarskim talasima. Zbog toga će se uske grede pojaviti u svemiru. Istovremeno će biti potrebni generatori i pojačivači skromnih parametara. Tada su vam potrebne znatno manje antene.

TsNIImash Inicijativa

Ova organizacija (ujedno je i ključna naučna divizija Roskosmosa) je 2013. godine predložila izgradnju domaćih svemirskih solarnih elektrana. Njihova predviđena snaga bila je u rasponu od 1-10 GW. Energija se mora bežično prenositi na Zemlju. U tu svrhu, za razliku od SAD-a i Japana, ruski naučnici namjeravali su koristiti laser.

Nuklearna politika

Lokacija solarnih baterija u svemiru podrazumijeva određene prednosti. Ali ovdje je važno strogo posmatrati potrebnu orijentaciju. Tehnologija ne bi trebalo da bude u senci. S tim u vezi, brojni stručnjaci su skeptični prema lunarnom programu.

I danas se najefikasnija metoda smatra "svemirska nuklearna energija-solarna svemirska energija". , Podrazumijeva postavljanje moćnog nuklearnog reaktora ili generatora u svemir.

Prva opcija ima ogromnu masu i zahtijeva pažljivo praćenje i održavanje. Teoretski, moći će autonomno raditi u svemiru ne više od godinu dana. Ovo je prekratko vrijeme za svemirske programe.

Drugi ima solidnu efikasnost. Ali u svemirskim uslovima teško je promijeniti njegovu snagu. Danas američki naučnici iz NASA-e razvijaju poboljšani model takvog generatora. Domaći stručnjaci također aktivno rade u tom smjeru.

Uobičajeni motivi za razvoj svemirske energije

Mogu biti unutrašnji i eksterni. Prva kategorija uključuje:

1. Nagli porast svjetske populacije. Prema nekim prognozama, broj stanovnika Zemlje do kraja 21. veka biće više od 15 milijardi ljudi.
2. Nivo potrošnje energije stalno raste.
3. Korišćenje klasičnih metoda formiranja energije postaje irelevantno. Baziraju se na nafti i gasu.
4. Negativan uticaj na klimu i atmosferu.

Druga kategorija uključuje:

1. Periodični padovi velikih dijelova meteorita i kometa na planeti. Prema statističkim podacima, to se dešava jednom veku.
2. Promjene magnetnog pola. Iako je učestalost ovdje jednom u 2000 godina, postoji prijetnja da će sjeverni i južni pol promijeniti mjesta. Tada će planeta na neko vrijeme izgubiti svoje magnetno polje. Ovo je prepuno ozbiljnih oštećenja radijacijom, ali uspostavljena svemirska energija mogla bi postati odbrana od takvih katastrofa.